Твердокристаллические материалы

К этой группе слепочных материалов относятся гипс, цинкоксиэвгеноловые и цинкоксигваяколовые пасты. Характерной особенностью этих масс является то, что в отвердевшем состоянии они имеют четкое кристаллическое строение, лишены пластичности и упругих свойств.

Гипс

Из слепочных материалов наиболее широкое применение в ортопедической стоматологии получил гипс. С помощью гипса можно получать слепки с зубных рядов и беззубых челюстей, готовить маски лица. Из гипса изготавливают модели. Он входит в состав формовочных масс, используется как вспомогательный материал при изготовлении металлических коронок, паянии и т. п.

В природе гипс встречается в виде водного сульфата кальция CaS0₄-2H₂0. Гипс имеет кристаллическую структуру. Образование его связано с процессом хими­ческого воздействия между растворенными в воде водоемов солями сульфатов, в результате которого в осадок выпадают нерастворимые соли серной кислоты. Залежи природного гипса обычно содержат различные примеси, придающие ему цветовые оттенки. Природный гипс имеет плотность 2,2—2,5 г/см³, твердость по Бринеллю 1,5— 2 кгс/мм², растворимость в воде 2,05 г/л при 20°С.

В ортопедической стоматологии применяется гипс, прошедший специальную термическую обработку, в ходе которой он из двухводного превращается в полуводный CaS0₄-2H₂0. Для этого куски природного гипса под­вергают механическому измельчению в специальных дро­билках, откуда он направляется в мельницу для получе­ния гипсового порошка. Размол гипса в мельнице происходит при нагревании, что способствует большему измельчению. Получение зуботехнического гипса возможно двумя способами: в автоклаве при повышенном давлении и в условиях нормального атмосферного давления.

При автоклавировании измельченный гипс помещают в автоклав и подвергают нагреву до 124°С при давлении 1,3 атм в течение 6 ч. Большая часть гипса частично обезвоживается, и он становится полуводным. При последующем высушивании при температуре 120°С в течение 2—27г ч гипс приобретает все необходимые качества, причем становится более прочным.

При открытом способе получения полуводного гипса измельченный гипс помещают в варочный котел, где температуру постепенно доводят до 165°С. Гипс выдерживают в этих условиях 10—12 ч, после чего он становится полуводным. Далее гипс сортируют на ситах, вводят в него добавки, а также вещества, регулирующие скорость схватывания.

Качество гипса зависит от степени его измельчения (лучшими свойствами обладают мелкодисперсные порошки), а также от способа обжига его или удаления ³/₄ содержащейся в нем воды.

При термической обработке природного гипса могут образовываться его модификации, различающиеся по физическим и технологическим показателям. Если термическую обработку гипса проводить при нормальном атмосферном давлении, то получается его {J-модифика-ция. Термическая обработка гипса при повышенном давлении (1,3 атм) приводит к образованию а-модификации. а-Полугидрат отличается большей плотностью 2,72— 2,73 г/см³ и прочностью. Его водопоглощаемость при замешивании 40—45%. р-Полугидрат менее плотный 2,67— 2,68 г/см³, водопоглощаемость его 60—65%-

Выдерживание температурного режима имеет существенное значение для свойства гипса. Так, обработка при температурах ниже оптимальной и недостаточное выдерживание по времени могут привести к тому, что в гипсе останется избыточное количество двухводного гипса, что существенно ухудшит его схватываемость. Если допустить перегрев, то молекулы гипса могут потерять всю воду и стать ангидридом CaS0₄.

При перегреве гипса до 600°С получается ангидрид, не способный присоединить воду. Разновидности гипсового ангидрида, образующиеся при более низких темпе­ратурах обжига, сохраняют способность к схватыванию, однако оно происходит очень быстро и такой гипс не является технологичным.

Свойства зуботехнического гипса. Зуботехнический гипс представляет собой белый порошок плотностью 2,67—2,68 г/см³. Содержание полугидрата в пределах 90%. Масса содержит примеси, состоящие из двухводного гипса и ангидрида. Полуводный гипсовый порошок при соединении с водой вступает с ней в химическую реакцию, в результате которой молекулы гипса вновь ста­новятся двухводными, а вся масса переходит в твердое состояние.

(CaS0₄)₂ • Н₂0 + ЗН₂0 -* 2 [CaSO* • 2Н₂0].

Полугидрат Двугидрат

Реакция гидратации гипса носит экзотермический характер.

Согласно коллоидной теории (А. Й. Байков) процесс схватывания гипса объясняется тем, что полуводный гипс, обладающий растворимостью в воде в 5 раз большей, чем двухводный, по достижении предельной насыщенности раствора выпадает в осадок в виде геля, который кристаллизуется и переходит в твердое состояние.

Аналогичный процесс происходит при гидратации растворимых фракций ангидрида. Кристаллизация гипса начинается сразу после замешивания с водой и продолжается некоторое время после схватывания и приобретения твердого состояния.

Прочность гипса увеличивается по мере испарения избыточной влаги приблизительно в течение недели в зависимости от влажности окружающей среды. Так, через сутки прочность на растяжение составляет от 3 до 7 кгс/см², а через 7 сут возрастает до 8,7—14,2 кгс/см² (П. П. Будников). Затвердевание гипса сопровождается его расширением до 1% объема.

Для получения слепков гипсовый порошок тщательно смешивают с водой (соотношение по массе 1,8— 1,5:1) до получения гомогенной массы. При гидратации молекул гипса расходуется до 65% воды, а остальная испаряется при высыхании отвердевшей массы.

В производственных условиях (в ортопедической клинике или зуботехнической лаборатории) часто возникает необходимость ускорить или замедлить скорость затвердевания гипса, получить форму большей или меньшей прочности. Это оказывается возможным при направленном воздействии на процесс гидратации и кристаллизации гипса. Ход этого процесса может регулироваться изменением степени дисперсности гипсового порошка, температурного режима, процедуры получения смеси, введением специальных добавок.

Дисперсность порошка. Степень дробления гипсового порошка оказывает заметное влияние на скорость кристаллизации гипсового теста. Порошок высокой дисперсности быстрее растворяется в воде и насыщает ее, что приводит к более быстрой и равномерной кристаллизации всей массы. Получаемая при этом кри­сталлическая структура характеризуется большей однородностью и плотностью.

При просеивании гипсового порошка через сита с 4900 отверстий на 1 см² получают высокодисперсный гипс, через сито с 1600 отверстий — умеренно или сред-недисперсный.

Влияние температуры. Ускорение схватыва­ния гипса происходит при повышении температуры смеси до 30—37^СС. Дальнейшее увеличение температуры нецелесообразно, так как в интервале 37—50°С скорость кристаллизации не меняется, а при температуре свыше 50°С она начинает падать.

Замешивание смеси. Смесь гипса с водой должна быть однородной, что достигается хорошим перемешиванием массы. При недостаточном перемешивании частицы гипса могут оказаться неравномерно смо­ченными, что приводит к неоднородности массы и беспорядочности процесса его кристаллизации. В тщательно размешанной массе кристаллизация происходит равномерно и более быстро, а после затвердевания масса становится более плотной.

Добавки, влияющие на скорость затвердевания. Скорость схватывания гипса может быть изменена введением в состав смеси веществ, ускоряющих или замедляющих процесс кристаллизации. Кристаллизацию ускоряют хлорид натрия NaCl, хлорид калия КС1, сульфат калия K2SO4, сульфат натрия Na₂S0₄, нитрат калия KN0₃ и ряд других солей. Из катализаторов наиболее широко применяется поваренная соль NaCl, которую лучше добавлять в воду в количестве 2,5—3% от ее массы и до полного растворения.

Наиболее распространенными замедлителями (ингибиторами) кристаллизации являются тетраборат натрия (бура) Na₂B₄Oyl0H₂O, столярный клей, сахар Ci₂H₂₂0n, этиловый спирт СеН₅ОН. Катализаторы и ингибиторы могут быть введены в воду или в порошок. Действие их проявляется при смешении компонентов гипсовой смеси с водой и растворении в ней.

При использовании гипса в качестве слепочного материала целесообразно уменьшить его прочность, чтобы облегчить процедуру освобождения гипсовой модели от слепка. Прочность гипса уменьшается при добавлении к массе поваренной соли или сульфата калия KS0₄.

Если гипс употребляется для получения моделей, то прочность его желательно увеличить. Этого можно достигнуть добавлением к гипсовой смеси 2—3% тетрабората натрия.

Можно упрочить только поверхностный слой модели. Для этого после тщательного высушивания ее кипятят в растворе бората натрия, парафине.

Прочные модели, способные выдерживать кипячение при температуре до 120°С, можно получить из обычного зуботехнического гипса, если добавить к нему 4% смешанного тартрата калия и натрия KNaC₄H₄06-4H₂0 и 0,2—0,4% тетрабората натрия Na₂B₄0₇- 10H₂O. Такую смесь можно замешивать более густо, что также способствует получению более прочной модели с минимальным кристаллизационным расширением.

Гипс необходим почти на всех технологических эта­пах изготовления зубных протезов. В течение длительного периода он был практически единственным универсальным слепочным материалом. В настоящее время появилось много новых высококачественных слепочных материалов, однако все они имеют ограниченные области применения.

Гипс широко используется при зуботехнических работах. Из него получают модели, моделируют штампы для изготовления коронок, пресс-формы для работы с пластмассой, с помощью гипса фиксируют модели в окклюдаторах и артикуляторах, детали зубных протезов перед пайкой. Из гипса делают маски лица, муляжи. Он входит в состав ряда формовочных смесей. Во всех перечисленных случаях гипс не имеет заменителей.

Прочность гипса, особенно для пайки и литья частей протезов, заметно увеличивается при прибавлении к порошку 5—-10% маршалита (прокаленный и мелко измельченный речной песок) (А. И. Дойников).

Гипс применяется в хирургии при лечении переломов костей, наложении бандажей и корсетов. Из него за короткое время изготавливают иммобилизирующие повязки, шины.

Хранение гипса. Гипс относится к гигроскопичным материалам, поэтому хранить его необходимо в сухом месте в плотной упаковке, исключающей доступ влаги. Во влажной среде молекулы полугидрата присоединяют к себе воду, превращаются в двугидрат. Такой гипс теряет способность схватываться при замешивании с водой.

Материалы на основе окиси цинка, эвгенола (гваякола)

К этой группе слепочных материалов относятся пасты, состоящие из окиси цинка, эвгенола или гваякола. Подобные смеси давно нашли применение в терапевтической стоматологии в качестве временного пломбировочного материала для создания защитных прокладок.

Введение в смесь окиси цинка и эвгенола или гваякола, канифоли, вазелинового масла и других добавок вызывают пластификацию массы, благодаря чему она приобретает пластичность и становится пригодной для получения слепков.

В нашей стране выпускается слепочная цинкокси-гваякольная масса — дентол. Ее составными частями являются окись цинка, гваякол, канифоль, вазелиновое масло, красители. Аналогичная масса чехословацкого производства (репин) представляет собой цинкоксиэв-генольную пасту.

Выпускаемые промышленностью препараты состоят из двух паст, заключенных в тубы. Состав компонентов в каждой тубе подобран с расчетом на длительное хранение материала, исключающее химическое взаимодействие компонентов. Первая паста представляет собой окись цинка, смешанную с растительным или минеральным маслом. Вторая паста состоит из гваякола или эвгенола (гвоздичного масла), канифоли и наполнителей. Канифоль вводится для уменьшения липкости и повышения скорости схватывания массы. Наполнителем служит тальк или каолин. Ускорителями процесса отвердения массы могут быть уксусный ангидрид, ацетат цинка или серебра, хлорид магния.

При смешивании паст и тщательном перемешивании их получается очень пластичная масса, используемая обычно для снятия слепков с беззубых челюстей. Кристаллизация массы наступает через 3—4 мин, после чего материал становится твердым и хрупким.

Сущность химической реакции между окисью цинка и гваяколом или эвгенолом, приводящей к схватыванию слепочной массы и ее отвердению, до конца не ясна. Однако известно, что интенсивность процесса взаимодействия этих основных компонентов зависит от актив­ности окиси цинка. Наибольшей активностью обладает окись цинка, получаемая из карбоната ZnC03 или гидроокиси Zn(OH)2-

Достоинством этих материалов является то, что при затвердении они практически не дают усадки, обладают достаточной прочностью, не размываются слюной. При получении слепков вследствие высокой пластичности массы ткани протезного ложе не испытывают заметной компрессии и рельеф их передается без искажения. Прочность дентола на растяжение 3,96 кгс/см² (А. П. Воро­нов).

Эти массы с успехом применяются для временной фиксации мостовидных протезов.